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Niveau Maths sup
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développement asymptotique d'une fonction réciproque

Posté par
david9333
08-08-13 à 16:33

Bonjour,

Après avoir montré que f:x\mapsto x^5+x est une bijection de \mathbb{R} sur \mathbb{R} et que sa réciproque est de classe C^{+\infty}, je dois déterminer un développement asymptotique ) deux termes de f^{-1}(x) en +\infty

En utilisant le fait que f(f^{-1}(x))=x=f^{-1}(x)^5+f^{-1}(x) et que f^{-1}(x)\rightarrow+\infty, j'ai trouvé que f^{-1}(x)\sim\sqrt[5]{x}.

Pourriez-vous m'aider pour le terme suivant svp ? je ne vois pas ce que je peux utiliser...

Merci d'avance

Posté par
elanoo
re : développement asymptotique d'une fonction réciproque 08-08-13 à 18:28

Je n'ai pas bcp reflechi au probleme mais j'essaierai de poser g(x)=f^(-1)(x)-x^(1/5).

En general, c'est comme ca qu'on fait pr continuer les developpements asymptotiques : on pose une fonction g qui est egale a la difference entre la fonction "approchee" et la fonction "approchante"

Regarde si tu peux te depatouiller avec ca en utilisant la relation que t'as expose.

Posté par
delta-B
re : développement asymptotique d'une fonction réciproque 08-08-13 à 19:08

Bonjour

Citation :
En utilisant le fait que f(f^{-1}(x))=x=f^{-1}(x)^5+f^{-1}(x) et que f^{-1}(x)\rightarrow+\infty, j'ai trouvé que f^{-1}(x)\sim\sqrt[5]{x}.
.

Il est évident que l'on f(f^{-1}(x))=f^{1}(f(x))=x=\red{f^{-1}(x^5+x)}}
Je ne vois pas d'où vient l'égalité:
f(f^{-1}(x))=x=\red{f^{-1}(x)^5+f^{-1}(x)}

Posté par
elanoo
re : développement asymptotique d'une fonction réciproque 08-08-13 à 19:15

Ben ce n'est pas evident? Il suffit de remplacer x par f^(-1)(x), non?

Posté par
delta-B
re : développement asymptotique d'une fonction réciproque 08-08-13 à 19:36

Bonjour

C'est l'écriture ambigüe f^{-1}(x)^5 qui m'a induit en erreur, j'avais compris f^{-1}(x^5) et non (f^{-1}(x))^5

Posté par
kybjm
re : développement asymptotique d'une fonction réciproque 08-08-13 à 21:16

Si g = f-1 et h : t   g(t)/t1/5 - 1  on a h(t) 0 quand t .  
Pour tout t on a donc g(t) = (1 + h(t))t1/5 et aussi  t = t(1 + h(t))5 + (1 + h(t))t1/5 donc 0 = 5t.h(t)(1 + o(1)) + (1 + o(1))t1/5 ce qui te permet d'avoir un équivalent de h(t) de la forme c.ta .



Posté par
david9333
re : développement asymptotique d'une fonction réciproque 09-08-13 à 13:23

Merci pour vos réponse !

Voici ce que j'ai fait :
comme l'a suggéré kybjm, on pose h:x\mapsto\cfrac{f^{-1}(x)}{x^{\frac{1}{5}}}-1 de sorte que h\rightarrow0 en +\infty.
f^{-1}(x)=(1+h(x))x^{\frac{1}{5}} donc en appliquant f, x=(1+h(x))^5x+(1+h(x))x^{\frac{1}{5}}
ie x=x+5h(x)x+x^{\frac{1}{5}}+h(x)x^{\frac{1}{5}}+o(xh(x))
ie (en divisant par x) 0=5h(x)+x^{-\frac{4}{5}}+h(x)x^{-\frac{4}{5}}+o(h(x))
ie h(x)=\cfrac{-x^{-\frac{4}{5}}}{5+x^{-\frac{4}{5}}}+o(h(x))
donc \fbox{\ensuremath{h(x)=\cfrac{-x^{-\frac{4}{5}}}{5}+o(x^{-\frac{4}{5}})}}

et donc \fbox{\ensuremath{f^{-1}(x)=x^{\frac{1}{5}}-\cfrac{x^{-\frac{3}{5}}}{5}+o(x^{-\frac{3}{5}})}}

est-ce correct ?

Posté par
david9333
re : développement asymptotique d'une fonction réciproque 09-08-13 à 15:32

je pense que mon développement limité est faux.. ce serait plutôt x=x+5h(x)x+x^{\frac{1}{5}}+o(xh(x)) (l'autre terme que j'avais écrit étant déjà o(xh(x))...)

Posté par
sympax4
re : développement asymptotique d'une fonction réciproque 08-07-24 à 12:43

Le problème de cette méthode est qu'elle ne donne pas d'information suffisamment précise :
h(x) = \frac{-x^{-4/5}}{5+x^{-4/5}} + o(h(x))
Ne permet pas de conclure car il faudrait avoir un o(x^{-4/5}). Or on sait seulement que h(x) = o(1)


Il faut donc passer par la méthode plus classique : poser g(x) = f^{-1}(x) - x^{1/5}
On sait que g(x) = o(x^{1/5})
On a aussi :
f^{-1}(x) =g(x) + x^{1/5})
Donc en composant par f :
x = (g(x) + x^{1/5})^5 + g(x) + x^{1/5}
Donc comme g(x) = o(x^{1/5}),
On a : x = x + 5g(x)x^{4/5} + g(x) + x^{1/5} + o(x^{4/5})
(On cherche à trouver un équivalent de h ave  le plus gros terme  en x, mais on garde le terme en x qui ne dépend pas de g(x) : x^{1/5} pour pouvoir isoler g(x) en fonction de x.)

On a alors :
g(x)(5+x^{4/5}) = -x^{1/5} + o(x^{4/5})
Donc g(x) = \frac{-x^{1/5}}{5+x^{4/5}} + o(x^{4/5}) qui est équivalent à -\frac{1}{5}x^{-3/5}
C'est donc le deuxième terme du développement assymptotique

Posté par
sympax4
re : développement asymptotique d'une fonction réciproque 08-07-24 à 12:50

C'est faux, j'ai oublié de diviser le o à la dernière étape

Posté par
sympax4
re : développement asymptotique d'une fonction réciproque 08-07-24 à 14:18

Enfait ta réponse était tout à fait correcte.
Je ne voyais pas comment tu passais de
h(x) = \frac{-x^{-4/5}}{5+x^{-4/5}} + o(h(x)) à
h(x) = \frac{-x^{-4/5}}{5+x^{-4/5}} + o(x^{-4/5})

Mais il n'est pas dur de montrer que si
h(x) = g(x) + o(h(x)) alors h et g sont équivalents :
On a :
\frac{h(x)}{g(x)} = 1 + o(\frac{h(x)}{g(x)})
Donc \frac{h(x)}{g(x)} + o(\frac{h(x)}{g(x)}) = 1

Posté par
sympax4
re : développement asymptotique d'une fonction réciproque 08-07-24 à 14:19

Donc \frac{h(x)}{g(x)} équivalent à 1
Donc h(x) équivalent à g(x)



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